研究区位于内蒙古乌拉特中旗新忽热苏木,大地构造位置属华北地台,狼山-白云鄂博裂台缘坳陷。此坳陷内,沉积了一套巨厚的陆源碎屑岩、含碳泥页岩和碳酸盐岩,其中的碳质是石墨矿形成的物质基础。高勒图石墨矿位于华北地台北缘Au、Ag、Cu、Fe、REE、Pb、Zn、W、石墨、白云母成矿带。区域上出露的地层主要为新太古界色尔腾山群和中元古界白云鄂博群,而石墨矿体赋存于白云鄂博群中。白云鄂博群为一套巨厚的浅变质岩系,主要岩性为含碳板岩、片岩、变质砂岩以及碳酸盐岩等。岩浆岩从新太古代到三叠纪均有出露,而对成矿起决定性作用的是二叠纪黑云母花岗岩。区域上受巴音敖包-浩雅日呼都格-布丹高勒近东西向断裂带的影响,形成一系列次级断裂,这些次级断裂为成矿期热量的上升提供了有利通道。高勒图晶质石墨矿床中仅含有一条矿体,为一单体石墨矿床。石墨矿体赋存于尖山组石墨二云片岩中,厚度稳定,顶板围岩为柳树沟组黑云二长片麻岩,底板围岩为尖山组变质石英砂岩。通过系统取样分析,石墨矿床固定碳含量最低为3.00%,最高为18.30%,平均为5.1%,矿物量1580.88万吨,达特大型。通过镜下观察,石墨的分布形态有鳞片状及稀疏浸染状,两种形态的共存,说明成矿时温度、压力均不稳定。对208件矿石样品进行电镜扫描分析,结果显示石墨片径大部分为0.02⁰.15mm,为小鳞片石墨。对岩体与石墨矿化的关系进行研究后发现,靠近岩体一侧矿体的固定碳含量比远离岩体一侧的固定碳含量高,石墨结晶程度也好。通过对赋矿原岩岩石进行恢复,其原岩为一套富铝含碳的泥岩、泥质粉砂岩、砂岩、碳酸盐岩等陆源碎屑岩类。对石墨中的碳同位素进行分析,其结果显示δ¹³C值在-27.78‰^-29.13‰之间,平均值为-28.61‰,数值变化不大,集中且偏差小,由此可判断石墨来源为有机质生物碳。当原岩遭受区域变质作用,伴随着温度、压力的升高,变质程度达到低绿片岩相时,有机碳气化析出,在封闭的还原条件下,有机质变质结晶形成石墨,这也为矿床的形成奠定了基础。随着早二叠世黑云母花岗岩的侵入,在热接触变质作用下,原来形成的石墨再次结晶,形成了现如今的石墨矿床。矿床的形成时间受制于黑云母花岗岩的侵入时代,黑云母花岗岩形成时间为267.9²84.7Ma,为早二叠世。终究其成因,该石墨矿床还属于变质成因矿床,但又不同于典型的区域变质矿床和接触变质矿床,是区域变质型叠加接触变质型石墨矿床。通过对高勒图晶质石墨矿的成矿地质特征及矿床成因研究,石墨矿的成矿时代为二叠纪,赋存层位为白云鄂博群,在此时代及层位上,已发现了多个大型、特大型石墨矿床及金矿床。找矿方向上以地层和岩浆岩作为主要突破口,白云鄂博群尖山组一段含碳地层和早二叠世酸性岩浆岩接触部位可作为重要的找矿线索。